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JOURNAL ONKOLOGIE – Artikel

18. November 2003 Radiochirurgie und Stereotaktische Fraktionierte Strahlentherapie am Linearbeschleuniger (X Knife)

Strahlentherapie

Priv.-Doz. Dr. med. Anca-Ligia Grosu, Prof. Dr. med. Michael Molls, Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radiologische Onkologie, Klinikum Rechts der Isar der Technischen Universität München

Unter dem Begriff Stereotaktische Strahlentherapie wird die Technik genannt, die durch eine geometrisch hochpräzise, auf stereotaktischen Koordinaten basierenden Applikation von Strahlen auf ein räumlich exakt definiertes Zielvolumen charakterisiert ist. Das gesunde Gewebe wird durch diese Methode maximal geschont. Als stereotaktische Koordinatensysteme werden dreidimensionale kartesische Koordinatensysteme verwendet. Das stereotaktische Koordinatensystem ist durch mindestens drei Punkte eindeutig mit dem stereotaktischen Rahmen verbunden. Durch Fixierung des stereotaktischen Rahmens am Patienten sind jedem Punkt im zu bestrahlenden Zielvolumen dreidimensionale Koordinaten zugeordnet. Die präzise stereotaktische (dreidimensionale) Lokalisation des Zielvolumens verbunden mit der exakten Positionierung des Patienten während der Therapie charakterisieren die Methode.
Das Prinzip der präzisen Strahlenapplikation mit Hilfe stereotaktischer Koordinaten stellt die Grundlagen für verschiedene Bestrahlungsmethoden dar:
1)Die perkutane stereotaktische Strahlentherapie mit dem Linearbeschleuniger (LINAC oder X-Knife), Gamma Knife oder mit Teilchenbeschleunigeranlagen durch Ausnutzung des Bragg Peaks
2 Die stereotaktische Einlage von Strahlenquellen in das Gewebe (interstitielle Strahlenchirurgie, Brachytherapie)
Dieser Bericht befasst sich ausschließlich mit der perkutanen stereotaktischen Strahlentherapie am Linearbeschleuniger (X-Knife), auch stereotaktische Konvergenzbestrahlung genannt. Hierbei werden die Röntgenstrahlen sequenziell über mehrere Bögen (Rotationsbestrahlung), viele Stehfelder oder über eine Kombination von beiden, aus verschiedenen Richtungen eingestrahlt und auf das Zielvolumen fokussiert. Linearbeschleuniger und Bestrahlungstisch rotieren um das Isozentrum. Mit Hilfe der stereotaktischen Koordinaten wird der Zielpunkt, definiert im Körper des Patienten, ins Isozentrum des Linearbeschleunigers eingestellt.
Wird die gesamte Strahlendosis in einer Sitzung appliziert, nennt man die Methode Radiochirurgie oder Stereotaktische Einzeitbestrahlung. Die Applikation der Gesamtdosis in mehreren Sitzungen wird Stereotaktische Fraktionierte Strahlentherapie genannt. Die Stereotaktische Fraktionierte Strahlentherapie kombiniert die geometrische Präzision der Methode mit dem biologischen Vorteil der Fraktionierung, mit wesentlichen Konsequenzen für die Schonung des gesunden Gewebes (1,2).

Entwicklung und Zukunftsperspektiven
Die erste stereotaktische Einzeitbestrahlung wurde 1951 von Leksell, in Stockholm bei Patienten mit extrapyramidalen Bewegungsstörungen eingesetzt und als Radiochirurgie bezeichnet. In Boston (USA) und Uppsala (Schweden) wurde in den 50er Jahren die stereotaktische Bragg-Peak Radiochirurgie mit Protonen eines Zyklotrons entwickelt. In Berkeley wurden Heliumionen verwendet.
Das erste exklusiv für die Radiochirurgie entwickelte Gerät wurde 1968 in Stockholm gebaut und Gamma Knife genannt. Es besteht aus 201 zu einem Isozentrum hin kollimierten Kobalt-60-Quellen. Am Bestrahlungstisch wird ein Helm befestigt, mit ebenso 201 zu den Bestrahlungsquellen korrespondierenden Kollimatoren, deren Größe zwischen 4 mm, 8 mm, 14 mm und 18 mm variieren kann. Die konformale Erfassung des Zielvolumens wird durch die Auswahl der Kollimatoren, durch die unterschiedliche Dosisgewichtung und durch die Fokussierung der Strahlen in mehreren Isozentren erreicht. Hieraus erklärt sich die große Dosisinhomogenität im Zielvolumen. Das Gamma Knife Gerät wird ausschließlich für die Radiochirurgie (Einzeitbestrahlung) im Kopfbereich verwendet.
Die stereotaktische Strahlentherapie am Linearbeschleuniger hat sich erst in den 80er Jahren entwickelt. Betti und Derechinsky haben 1983 das Konzept der Radiochirurgie am adaptierten Linearbeschleuniger (X-Knife) formuliert. Die ersten Zentren in den USA waren Boston und Florida. In Heidelberg am Deutschen Krebsforschungszentrum wurde das Konzept der konvergenten, nicht koplanaren Bewegungsbestrahlung über mehrere Ebenen definiert und seit 1984 klinisch eingesetzt. Die vielseitig verwendbare Methode hat sich in sehr kurzer Zeit etabliert und weltweit verbreitet. In Deutschland verwendeten zur Radiochirurgie im Jahre 2000, 22 Zentren einen Linearbeschleuniger und 3 Zentren ein Gamma Knife.
Der Linearbeschleuniger und das Gamma Knife sind in der Präzision der Strahlenapplikation vergleichbar, was sich in den vergleichbaren klinischen Ergebnissen der Radiochirurgie kranieller Läsionen widerspiegelt. 0
In der Technologie der stereotaktischen Strahlentherapie am Linearbeschleuniger wurden in den letzten Jahren substantielle Fortschritte erzielt:
1)Die Entwicklung nicht-invasiver Kopffixationssysteme ermöglicht die Dosisfraktionierung, d.h. die Verabreichung einer Gesamtstrahlendosis in kleineren Dosisportionen über einen Zeitraum von bis zu mehreren Wochen. Die stereotaktische fraktionierte Strahlentherapie kombiniert die Präzision in der Strahlenapplikation mit dem biologischen Vorteil der Fraktionierung, der darin liegt, dass gesunde Strukturen besser geschont bleiben. Insbesondere das Hirngewebe reagiert empfindlich auf hoche Einzeldosen. Es profitiert im Hinblick auf Schonung ganz besonders, wenn in der jeweilige Strahlen-Sitzung eine niedrige Strahlendosis verabreicht wird.
2)Die Entwicklung von Micromultileafkollimatoren zur Feldformung erlaubt die Anpassung der Bestrahlungsfelder an irreguläre Zielvolumina. Dadurch können auch irregulär konfigurierte Zielvolumina homogen bestrahlt werden.
3)Die ursprünglich nur für die zerebralen Läsionen entwickelte Methode hat sich am Linearbeschleuniger auch auf andere Körperbereiche erweitert. Durch die langjährige Erfahrung und große Zahl der behandelten Patienten ist die ,,Kopfstereotaxie’’ schon bei vielen Entitäten eine etablierte Methode, während sie im Körperbereich noch einen klinisch-experimentellen Charakter hat.
4)Die Kombination der stereotaktischen Strahlentherapie am Linearbeschleuniger mit der intensitätsmodulierten Strahlentherapie (IMRT) kombiniert den Vorteil der geometrisch präzisen Strahlenapplikation mit dem Vorteil einer hoch präzise gesteuerten Dosisverteilung. Dies eröffnet neue Perspektiven und wird bei gegebenen Indikationen die Strahlentherapie sicher noch effizienter machen (3,4).

Klinische Indikationen, Ergebnisse
Die Stereotaktische Strahlentherapie und die Radiochirurgie haben sich als wichtige Therapieoptionen in der Behandlung von malignen und benignen craniellen Tumoren etabliert. Die stereotaktische Strahlentherapie kann als alleinige Strahlentherapieform oder in Kombination mit anderen Bestrahlungsmethoden appliziert werden. Die klassischen Indikationen sind: Hirnmetastasen, Akustikusneurinome, Meningiome, Arteriovenöse Malformationen, Hypophysenadenome, Craniopharyngeome, Glomus Tumoren, kindliche Tumoren, Chondrome und Chondrosarkome etc. Die Tumorkontrolle nach Radiochirurgie der Hirnmetastasen liegt nach einem Jahr bei ca. 90-95%, nach zwei Jahren bei ca. 75%. Bei Akustikusneurinomen stellen die Radiochirurgie (bei kleineren Tumoren) und die stereotaktische fraktionierte Strahlentherapie (bei größeren Läsionen) eine wichtige Option alternativ zur Mikrochirurgie dar. Die Tumorkontrollrate ist vergleichbar mit der Operation und liegt bei ca. 90-95%, die Nebenwirkungsrate ist im Vergleich zum chirurgischen Eingriff deutlich niedriger. Die komplette Obliterationsrate nach Radiochirurgie von Arteriovenösen Malformationen liegt nach zwei Jahren bei ca. 75%. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Radiochirurgie, neben der Operation und Embolisation, eine erfolgreiche Alternative in der Behandlung von Arteriovenösen Malformationen sein kann. Eine wichtige Voraussetzung in der Strahlentherapie gutartiger Erkrankungen ist die maximale Schonung des gesunden Gewebes. Aus diesem Grund ist die Stereotaktische Strahlentherapie die optimale Bestrahlungstechnik für Meningeome, Hypophysenadenome, Craniopharyngeome, Glomus Tumoren etc. Die Technologie der Stereotaktischen Fraktionierten Strahlentherapie am Linearbeschleuniger erlaubt eine homogene und konformale Bestrahlung nicht nur kleinerer sondern auch größerer Tumoren (bis ca. 10 cm). Die längerfristige Tumorkontrolle nach Radiochirurgie oder Stereotaktische Fraktionierte Strahlentherapie von Meningiomen, Hypophysenadenomen, Craniopharyngeomen und Glomus Tumoren liegt bei 85%-95% (5.6.7).
Die Technologie der stereotaktischen Strahlentherapie hat sich auch auf den Körperstamm erweitert: Hals, Lunge, Leber, Prostata und Wirbelsäule. In Deutschland haben erste Arbeitsgruppen (Heidelberg, Würzburg, München) bereits über erste vielversprechende klinische Ergebnisse berichtet. 1

Quelle: Literatur

1. Engenhart E, Wowra B, Kimmig B, Höver KH, Kunze S, Wannenmacher M. Stereotaktische Konvergenzbestrahlung: Aktuelle Perspektiven auf der Grundlage klinischer Ergebnisse. Strahlentherapie und Onkologie, 1992; 168:245-259.
2. Debus J, Pirzkall A, Schlegel W, Wannenmacher M. Stereotaktische Einzeitbestrahlung (Radiochirurgie). Strahlentherapie und Onkologie, 1999; 175:47-56.
3. Schlegel L, Grosu AL. Stereotaktische Strahlentherapie. In: Bamberg M, Molls M, Sack H (Eds) Radio-Onkologie. Lehrbuch, Zuckschwerdt Verlag München 2003: 42-54.
4. Schlegel W, Pastyr O, Bortfeld T, Becker G, Schad L, Gademann G, Lorenz WJ. Computer systems and mechanical tools for stereotactically guided conformation therapy with linear accelerators. Int. J Radiation Oncology Biol. Phys, 1992; 24:781-787.
5. Grosu AL, Kocher M, Voges J, Müller RP, Molls M. Radiotherapy for Pituitary Adenomas. In: Petrovich Z, Brady LW, Apuzzo ML, Bamberg M (Eds) Combined Modality Therapy of Central Nervous System Tumors. Springer, Berlin Heidelberg New York 2000: 167-186.
6. Grosu AL, Feldmann HJ, Stärk S, Pinsker M, Nieder C, Kneschaurek P, Lumenta Ch, Molls M. Stereotaktische Strahlentherapie am adaptierten Linearbeschleuniger bei Patienten mit Hirnmetastasen. Der Nervenarzt 2001; 72: 770-781.
7. Grosu AL, Lachner R, Wiedenmann N, Stärk S, Thamm R, Kneschaurek P, Schwaiger M, Molls M, Weber WA. Validation of a Method for Automatic Fusion of CT- and C11-Methionine-PET Datasets of the Brain for Stereotactic Radiotherapy Using a LINAC. First Clinical Experience. Int J Rad Oncol Biol Phys Int J Rad Oncol Biol Phys 2003; 56: 1450-1463.


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